Книга Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Начальная настройка
Раздел начальной настройки в нашей программе достаточно простой. Ранее вы не использовали команды pinMode(), но они просты для понимания.
Первая содержит очень полезный параметр INPUT_PULLUP, который активирует встроенный в микроконтроллер подтягивающий резистор, поэтому вам не нужно добавлять этот резистор самостоятельно. Но учтите, это повышающий резистор, а не понижающий. Поэтому состояние входа является нормально высоким, и когда вы нажимаете кнопку, она должна заземлять этот вывод микросхемы, чтобы сделать его низким. Запомните:
• Когда кнопка нажата, функция digitalRead() возвращает значение LOW.
• Когда кнопка отпущена, функция digitalRead() возвращает значение HIGH.
Цикл for
Перед функцией void loop() есть еще цикл другого типа. Он называется циклом for, потому что он начинается со слова for. Это очень простой и удобный способ заставить микроконтроллер отсчитывать ряд чисел, сохраняя каждое новое число в переменной и стирая предыдущее значение. Синтаксис следующий:
• Зарезервированное слово for сопровождается тремя параметрами в круглых скобках.
• Каждый параметр отделен от следующего точкой с запятой.
• Первый параметр – это первое значение, которое будет сохранено в указанной переменной. (Часто оно называется начальным значением.) В данной программе первое значение – это 1, оно сохраняется в созданной мною переменной по имени outpin.
• Второй параметр – это значение, при котором цикл прекращает счет (часто называется условием остановки). Поскольку цикл останавливается в этой точке, окончательное значение переменной будет меньшим, чем предельное значение. В этой программе предел записан как < 5, что означает «меньше 5». Поэтому цикл будет вести отсчет от 1 до 4, используя переменную outpin.
• Третий параметр – это число, которое прибавляется к переменной на каждом цикле (называется величиной итерации). В данном случае мы на каждой итерации увеличиваем значение переменной цикла на единицу, и язык С позволяет мне указать это, написав два символа ++. Поэтому outpin++ означает «прибавить 1 к значению переменной output на каждом шаге».
Циклы for позволяют вам указать любые условия. Они исключительно гибкие. Почитайте об этом в разделе справки по языку программирования. Наш цикл for просто считает от 1 до 4, но он мог бы также считать от 100 до 400 или в любом другом диапазоне, каком пожелаете, ограниченном типом целого числа, заданного в цикле (int или long).
На каждой итерации микроконтроллеру указывается, что делать. Выполняемая процедура приведена в фигурных скобках после определения цикла (тело цикла). Как и любая другая процедура, она может содержать несколько операций, каждая из которых заканчивается точкой с запятой. В данной процедуре только одна операция: записать состояние LOW для контакта, указанного в переменной outpin. Поскольку переменная outpin изменяется от 1 до 4, цикл for создает низкий выходной сигнал на выводах с 1 по 4.
Ага, вот теперь понятно, для чего это все. Цикл выключает все светодиоды.
А нельзя ли сделать это проще? Безусловно, можно было бы написать друг за другом четыре команды:
digitalWrite (1, LOW);
digitalWrite (2, LOW);
digitalWrite (3, LOW);
digitalWrite (4, LOW);
Но мне хотелось познакомить вас с понятием цикла for, поскольку оно основное и важное. А если бы вам понадобилось выключить девять светодиодов? Или если бы вы захотели, чтобы микроконтроллер мигнул светодиодом 100 раз? Цикл for зачастую предоставляет лучший способ повысить эффективность процедуры, которая содержит повторяющиеся операции.
Функция генератора случайных чисел
После того как цикл for погасит светодиоды, мы переходим к функции random(), выбирающей число, которое заключено в пределах, указанных в круглых скобках. Нам необходимо значение от 1 до 6, но почему же этот диапазон указан от 1 до 7? Потому что на самом деле эта функция выбирает величины с дробной частью, от 1,00000001 до 6,99999999, а затем отбрасывает ту часть числа, которая следует за десятичной запятой. Поэтому 7 – это предел, который никогда не будет достигнут, и значение на выходе окажется от 1 до 6.
Каким бы ни было случайное число, оно сохраняется в другой специально созданной переменной с именем spots, означающей число точек на грани кубика.
Оператор сравнения if
Теперь пришло время узнать, какое сейчас значение у переменной spots, и включить соответствующие светодиоды.
Первый оператор if достаточно прост. Если у нас шесть точек, то это единственный случай, когда мы записываем высокое состояние через выход 1, который подключен к светодиодам справа и слева.
Почему мы не включаем также и все диагональные светодиоды? Суть в том, что они будут включены при других значениях кубика, и гораздо эффективнее свести к минимуму количество проверок if. Скоро вы поймете, как это работает.
Следующий оператор if использует символ прямой черты, о котором я упоминал ранее. Пара символов || на языке программирования С означает ИЛИ. Поэтому данная функция говорит: «Если у нас есть значение 1, ИЛИ 3, ИЛИ 5, мы включаем центральный светодиод, переводя вывод 2 в высокое состояние».
Третий оператор if говорит о том, что если значение spots больше трех, следует включить два светодиода, расположенных по диагонали. Это необходимо для отображения конфигурации точек для числа 4, 5 или 6.
Последний оператор if говорит о том, что если значение spots больше единицы, должны также зажечься и другие светодиоды, расположенные по диагонали.
Вы можете проверить логику этих функций сравнения, взглянув на конфигурации точек на рис. 4.142. Логические элементы на этом рисунке были подобраны так, чтобы соответствовать двоичному выходу микросхемы счетчика, и поэтому они отличаются от логических операций в функциях сравнения рассматриваемой программы. Тем не менее, светодиоды объединены в пары аналогичным образом.
Скорость мигания
После функций сравнения я вставил задержку в 20 миллисекунд, потому что считаю, что это сделает отображение более интересным. Без этой задержки светодиоды будут мигать так быстро, что отдельные значения окажутся неразличимы. При наличии задержки вы увидите их мигание, но оно по-прежнему будет слишком быстрым, и вам не удастся остановить его на том номере, который хотите угадать – хотя можете попробовать. Можете также настроить параметр задержки, указав число больше или меньше 20.
Создание новой функции
